谈到红外光、激光和微波等等,相信大多数人都有所了解,不过,知道太赫兹的人可能就寥寥无几了,今天我们就这个21世纪比较瞩目也是未来“战争”新宠的技术来聊一聊。
说起雷达物位计的工作原理,雷达物位计是一种微波物位计,它是微波(雷达)定位技术的一种运用,微波和我们今天说到的太赫兹波都是一种可运用的波段。
微波、太赫兹、红外线、可见光、X射线,具有不同的性能,这几种波段综合性能最强的就是太赫兹波(看下图)。
不同波段性能比较
太赫兹的穿透性、分辨率、安全性、可探测纤维结构三四“强”,综合评分NO1。
太赫兹波是人类迄今为止了解最少、开发最少的一个波段。太赫兹是波动频率单位之一。太赫兹(THz)波是频率范围为0.1THz-10THz,波长范围为0.03-3mm介于无线电波和光波之间的电磁辐射。具有携带信息丰富,亚皮秒量级脉宽、高时空相干性、低光子能量,穿透性强、使用安全性高、定向性好、带宽高等特性,具体特性如下:
第一低能量1THz电磁辐射的单光子能量只有4.1meV,不及X射线电磁辐射单光子能量的百万分之一,在医学检查和无损检测方面具有广泛的应用前景。
第二宽频谱脉冲太赫兹辐射的频谱范围从几十GHz到几十个THz(1thz=10^3ghz),许多生物大分子的振动和转动能级,以及半导体,超导材料等的声子振动能级都在THz频段,在光谱分析和物质识别等方面具有非常广泛的应用前景。
第三强穿透大部分非极性材料在THz波段没有明显的吸收,因此THz辐射对于这些材料有非常强的穿透能力,THz技术在公共场所进行安全检查方面具有非常强的应用前景。
第四瞬态性脉冲THz辐射的典型时间宽度大约在ps或者亚ps量级,可以对材料进行超快时间研究;目前,利用THz时域光谱技术,可以得到大于的强度信噪比,远远高于FTIR(傅氏转换红外线光谱分析仪)技术。
第五稳定性THz时域光谱系统对黑体辐射不敏感,在小于3THz范围内信噪比高达:1,远远高于傅里叶变换红外光谱技术,而且稳定性也更好。许多大材料分子振动光谱在THz波段存在很多特征吸收峰,因此THz时域光谱技术是探测材料在THz波段信息的一种有效手段。
太赫兹波雷达物位计产品图第六相干性THz相干性由非线性光学差频变换产生,因此THz技术可以作为X射线的非电离和相干的互补辐射源,用于机场、车站等公共场所的安全监测。极性物质特别是水对太赫兹波的吸收比较强,在太赫兹成像技术中可以利用这个特性分辨生物的不同组织形态,比如动物组织中脂肪和肌肉的分布、诊断人体烧伤部位的损伤程度、植物叶片组织的水分含量分布。
在国防、国土安全、天文、医疗、生物、计算机、通信等科学领域有着巨大的应用价值。
其实太赫兹因为处于交叉过渡区,太赫兹波既不完全适用光学理论来处理,也不完全适用微波理论来研究。很长一段时间,人们对太赫兹波的认识非常有限,形成了“太赫兹空白”。近年来,太赫兹波以其独特的性能和越来越广泛的应用受到世界各国的 几年间,太赫兹波应用范围已从基础科学逐渐向武器装备、航空航天、雷达探测、通信、反恐缉毒等方面扩展。
太赫兹波雷达技术的发展,无论在国防军事领域还是公共安全领域,无疑都已带来令人瞩目的新变化。太赫兹波雷达系统以其小型轻量、高分辨率等优势,应用于航天器自身威胁告警以及弹道目标监测,将成为空间攻防体系建设的重要研究目标。未来,太赫兹波雷达将重点突破大功率、小型化器件,实现对更小目标的更精确探测、更高分辨率成像和更细致目标特征识别。未来,太赫兹波雷达将重点突破大功率、小型化器件,实现对更小目标的更精确探测、更高分辨率成像和更细致目标特征识别。在可预见的未来,谁能在这一重要战略前沿领域占据制高点,谁就有可能在未来作战中掌握主动权。